Princíp činnosti generátora je založený na zákone elektromagnetickej indukcie a princípe premeny energie. Jeho jadrom je poháňať rotor generátora, aby sa otáčal pomocou mechanickej energie, čím sa generuje indukovaná elektromotorická sila vo vinutí statora, čím sa dodáva elektrická energia. Tento proces možno rozdeliť do štyroch kľúčových etáp: vstup energie, mechanický prenos, elektromagnetická indukcia a výstup elektrickej energie.
Energetický vstupný stupeň Zdrojom energie pre agregát sú zvyčajne fosílne palivá (nafta, zemný plyn) alebo obnoviteľné zdroje energie (veterná energia, vodná energia). Ak si vezmeme ako príklad dieselový generátor, motorová nafta sa zmieša so vzduchom vo valci, stlačí sa a zapáli, čím sa vytvorí plyn s vysokou -teplotou a vysokým-tlakom, ktorý poháňa piest vratným lineárnym pohybom. Tento lineárny pohyb je potom prevedený na rotačný pohyb kľukového hriadeľa pomocou mechanizmu ojnice. V tomto procese sa chemická energia paliva premieňa na tepelnú energiu prostredníctvom spaľovania a potom na mechanickú energiu prostredníctvom mechanickej štruktúry, čím sa poskytuje energia pre následnú výrobu energie.
Mechanický prevodový stupeň Rotačný pohyb kľukového hriadeľa priamo poháňa rotor generátora cez spojku. Rotor sa zvyčajne skladá z permanentných magnetov alebo elektromagnetov, ktorých funkciou je vytvoriť magnetické pole. V synchrónnom generátore sa magnetické pole rotora otáča vzhľadom na vinutia statora, čím sa vytvára zmena magnetického toku; v asynchrónnom generátore generuje rotor magnetické pole prostredníctvom indukovaného prúdu. Účinnosť systému mechanického prevodu priamo ovplyvňuje celkový výkon generátorového agregátu. Preto je potrebné zabezpečiť presné zarovnanie spojky a hladký prevod, aby sa znížili energetické straty.
Stupeň elektromagnetickej indukcie Keď magnetické pole rotora preruší vinutia statora, vo vinutí statora sa generuje indukovaná elektromotorická sila (EMF) podľa Faradayovho zákona elektromagnetickej indukcie. Vinutia statora majú vo všeobecnosti trojfázovú štruktúru vinutia, aby generovali symetrický trojfázový striedavý prúd. Veľkosť indukovaného EMF je úmerná sile magnetického poľa, rýchlosti rotora a počtu závitov vinutia. Napríklad v 50Hz rozvodnej sieti je potrebné presne regulovať rýchlosť rotora synchrónneho generátora na 3 000 ot./min (dvojpólový generátor) alebo 1 500 ot./min. (štvorpólový generátor), aby sa zabezpečila stabilná výstupná frekvencia.
Výkonový výstupný stupeň Striedavý prúd generovaný vinutiami statora je vyvedený cez zberné krúžky a kefy. Potom, čo regulátor napätia stabilizuje výstupné napätie, je pripojený k záťaži alebo elektrickej sieti cez istič. Regulátor napätia riadi výstupné napätie úpravou budiaceho prúdu rotora tak, aby bol konštantný pri zmenách zaťaženia. Napríklad, keď zvýšenie zaťaženia spôsobí pokles napätia, regulátor zvýši budiaci prúd, zosilní magnetické pole rotora a tým zvýši výstupné napätie.